羟基自由基与游离氧原子竞争作用下的光氧化降解苯反应路径

作者：李智; 尹亮; 段锋^*; 张丽徽

来源：环境化学, 2023, 42(10): 3590-3599.

• 光氧化
• 苯
• 相对湿度
• 量子化学
• DFT

本文实验研究了相对湿度对光氧化降解苯的直接转化效率、矿化率以及对应的尾气成分的影响，并利用量子化学DFT(Density functional theory)的方法讨论了不同相对湿度条件下羟基自由基与游离氧原子竞争作用下的光氧化降解苯反应路径.结果表明，苯的直接转化效率随着体系相对湿度的增加出现先升高后降低的趋势，相对湿度为50%时直接转化效率最高，为82%，矿化率随相对湿度的增加显著降低，最低可达到2%，且不同相对湿度条件下的尾气成分差异较大.在相对湿度为40%的条件下，苯分子的氧化降解路径主要是1,2-环己二醇氧化为1,2-环己二酮，此时最大的反应能垒值为15.3 kcal·mol-1，有利于提高苯降解的矿化效果，生成了P10苯乙酮和P11苯甲醛等分子质量更大的有机物；随着相对湿度由50%提高到80%，最大的反应能垒值由48.1 kcal·mol-1降低到22.9 kcal·mol-1，此时苯的氧化路径由1,4-环己二醇氧化为1,4-环己二酮与1,2-环己二醇氧化为1,2-环己二酮共同决定，羟基自由基的引入大大降低了1,4-环己二醇与1,2-环己二醇氧化的难度，苯的矿化率和直接转化率急剧降低.确定最佳的相对湿度需要综合分析直接转化效率、矿化率以及尾气成分.

• 单位
  安徽工业大学